駆動方式

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駆動系

駆動の要、トランスアクスルとは?

車は、エンジンが生み出す力をタイヤに伝えて走ります。この力の伝達をスムーズに行うために、変速機と差動歯車という重要な部品が欠かせません。近年の車では、この二つの部品を一つにまとめた「変速差動一体型機構」が多く採用されています。 変速機は、エンジンの回転力を路面状況や車の速度に合わせて変化させる役割を担います。自転車で例えるなら、平坦な道では軽いギア、坂道では重いギアを使うように、エンジンの力を効率的にタイヤに伝えるために必要です。一方、差動歯車は、カーブを曲がるときに左右のタイヤの回転数の違いを吸収する役割を果たします。カーブでは、外側のタイヤは内側のタイヤよりも長い距離を走らなければなりません。差動歯車がないと、タイヤがスリップしたり、車体が不安定になったりしてしまいます。 この変速機と差動歯車を一つのケースにまとめたものが、変速差動一体型機構です。これにより、部品点数が減り、車体が軽くなるだけでなく、部品を配置するスペースも小さくて済むため、車の設計の自由度が高まります。結果として、燃費が向上し、軽快でスムーズな走りを実現できるのです。 変速差動一体型機構は、手動でギアを変える方式と自動でギアを変える方式のどちらにも対応しています。手動のものは変速差動一体型手動変速機、自動のものは変速差動一体型自動変速機と呼ばれ、それぞれ略して変速差動手動、変速差動自動と表記されることもあります。 このように、変速差動一体型機構は、燃費の向上、運動性能の向上、設計の自由度向上など、多くのメリットをもたらすため、現代の車にとってなくてはならない技術となっています。今後も、更なる進化が期待される重要な機構と言えるでしょう。
駆動系

アクティブフォーシステムの解説

車は、走るために様々な仕組みが組み合わされています。その中でも、四つのタイヤすべてに常に力を伝える仕組みを四輪駆動と言います。今回ご紹介する車の駆動方式は、四輪駆動の中でも常に四つのタイヤすべてに動力を伝え続ける種類で、前後のタイヤへの力の配分を自動で調整するさらに高度な仕組みです。 この仕組みの中心にあるのが中央差動装置と呼ばれる部品です。この装置は、歯車を組み合わせた特別な構造で、通常は前のタイヤに32、後ろのタイヤに68の割合で動力を配分します。後ろのタイヤに多くの動力を配分することで、運転する時に力強さや滑らかさを感じられるように工夫されています。 しかし、道路の状態や車の動きは常に変化します。雪道やぬかるみなど、タイヤが滑りやすい場所では、タイヤのグリップ力を最大限に活かすために、前後のタイヤへの力の配分を調整する必要があります。この調整を行うのが、電子制御油圧多板クラッチです。これは、自動で変速を行う装置の油圧を利用して、素早く正確に力の配分を調整します。 この電子制御油圧多板クラッチは、路面の状況や車の状態を常に監視し、最適な力の配分を瞬時に行います。これにより、乾いた舗装路では軽快で気持ちの良い走りを、雪道やぬかるみではしっかりと路面を捉える安定した走りを実現します。このように、様々な状況に自動で対応することで、ドライバーは安心して運転に集中することができます。
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トルクステアとは?

前輪で車を動かす車や、四つの輪すべてで車を動かす車において、アクセルを強く踏んだ時にハンドルが勝手に動いてしまったり、車が思った方向に進まなくなってしまう現象があります。これを「トルクステア」といいます。これは、急な発進時や急な加速時など、タイヤを回す力が大きく変化する際に特に顕著に現れます。 この現象は、左右のタイヤに伝わる力の差が原因です。左右のタイヤを回す力が均等であれば問題は起こりませんが、左右で力の差が生まれると、強い力がかかっている側のタイヤの影響を受けてハンドルが取られてしまうのです。 左右のタイヤに伝わる力の差は、様々な要因で発生します。例えば、路面の状況が左右で異なる場合、左右のタイヤの摩擦力が異なってきます。また、エンジンの出力の特性や、駆動系を構成する部品のわずかな差異などによっても、左右のタイヤに伝わる力に差が生じることがあります。 このトルクステアが大きすぎると、運転操作に悪影響を及ぼし、危険な状況を招く可能性があります。例えば、車線をスムーズに変更することが難しくなったり、カーブを曲がるときに思ったように曲がれなくなったりするなど、安全な運転を妨げる要因となります。 こうした危険性を回避するために、自動車メーカーはトルクステアを最小限に抑えるための様々な工夫を行っています。例えば、サスペンションの構造を工夫したり、駆動軸の太さや材質を最適化したりすることで、左右のタイヤに均等に力を伝えるように設計されています。また、電子制御技術を用いて、トルクステアが発生しにくいようにエンジンの出力を調整するシステムも開発されています。これらの技術により、安全で快適な運転を実現しているのです。
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左右で長さが違う駆動軸

自動車の心臓部である原動機は、車体への搭載位置や動力を車輪へ伝える駆動軸の配置によって、様々な組み合わせが存在します。 前輪を駆動する車の場合、原動機を車体の幅方向に横向きに配置するのが主流です。こうすることで、原動機が占める空間を小さく抑えられ、車室内の空間、特に後部座席の足元を広々とお使いいただけます。また、部品点数を減らせるため、製造費用を抑えることにも繋がります。 しかし、この横置き配置には、駆動軸の長さに違いが出てしまうという問題点も存在します。原動機の力は、変速機を通じて左右の車輪に伝えられます。横置き配置の場合、変速機の出力軸が車体の中心からずれた位置に配置されるため、左右の駆動軸の長さを同じにすることができません。どうしても左右で駆動軸の長さが異なってしまうのです。 この駆動軸の長さの差は、様々な面に影響を及ぼします。例えば、左右の車輪への動力の伝わり方に差が生じ、加速時にハンドルが取られるといった現象が発生することがあります。また、駆動軸の長さが異なることで、左右それぞれの駆動軸にかかる負担も異なってきます。部品の摩耗や劣化の進行度に差が出やすく、定期的な点検整備の際に左右で交換時期がずれる場合もあります。さらに、駆動軸は回転しながら動力を伝えるため、長さの違いによって振動が発生しやすくなることもあります。この振動は、乗り心地の悪化や騒音の原因となる可能性も懸念されます。 このように、前輪駆動車の原動機横置き配置は、車内空間の拡大に大きく貢献する一方で、駆動軸の長さの違いによる様々な課題も抱えています。自動車技術者は、これらの課題を解決するために、様々な工夫を凝らしています。例えば、駆動軸の材質や構造を工夫することで、長さの違いによる影響を最小限に抑える努力が続けられています。
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フリーホイールハブ:燃費と静粛性を向上

フリーホイールハブは、パートタイム式の四輪駆動車の前輪部分に取り付けられた、駆動力を自在に繋いだり切ったりする装置です。通常、車はエンジンが生み出した動力をタイヤに伝えて走りますが、四輪駆動車は前後すべてのタイヤに動力を分配できます。しかし、常に四輪すべてに動力を送ると燃費が悪化したり、タイヤの摩耗が早まったり、車の挙動に影響が出たりするなどのデメリットが生じます。そこで、パートタイム式の四輪駆動車は、通常は二輪駆動で走り、必要な時だけ四輪駆動に切り替える仕組みになっています。 フリーホイールハブは、この切り替えを前輪で行うための重要な部品です。フリーホイールハブが作動して前輪の駆動が切断されると、エンジンからの動力は前輪に伝わらなくなります。つまり、前輪は地面を転がるだけで、エンジンとは繋がらない自由な状態になります。 これにより、燃費の向上やタイヤの摩耗抑制、滑らかな走行を実現できます。一方、オフロードや雪道など、より強い駆動力が必要な場合は、フリーホイールハブを作動させて前輪にもエンジンからの動力を伝えることで、四輪駆動状態になり、走破性を高めることができます。 フリーホイールハブには、手動式と自動式の二種類があります。手動式は、運転席から操作するのではなく、車から降りて前輪のハブにあるレバーなどを操作して手動で切り替える必要があります。自動式は、車内からスイッチ操作で切り替えることができるため、利便性が高いです。このように、フリーホイールハブは、パートタイム式四輪駆動車にとって、路面状況に応じて二輪駆動と四輪駆動を適切に切り替え、燃費や走破性を両立させるための重要な機構です。
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滑らかな走りを実現する流体動力

車は、静止状態から滑らかに動き出し、自在に速度を変えることができます。この快適な運転を支える技術の一つに、「流体の力」を使った動力伝達機構があります。これは、水や空気のように流れる性質を持つ物質、すなわち流体が持つ運動の力を利用する仕組みです。 自動で変速する装置を持つ車では、この流体の力を用いて、回転する力を持つ機械からタイヤへと動力を伝えています。具体的には、回転する機械の回転力はまず、羽根車を持つ「ポンプ」と呼ばれる装置に伝わります。この羽根車は、ちょうど扇風機のように、回転することで周りの空気を動かします。しかし、扇風機が空気を動かすのに対し、ポンプは油を動かします。ポンプの中の羽根車が回転すると、中の油に勢いがつき、油は運動の力を持つようになります。この油が持つ運動の力こそが、流体の力です。 回転する機械の力は、ポンプによって油の力に変換され、この油の力はさらに別の羽根車を持つ装置である「タービン」へと伝えられます。タービンはポンプとは逆に、油の流れを受けることで羽根車を回転させます。まるで、水路を流れる水が水車を回す様子を思い浮かべてみてください。勢いよく流れる油がタービンの羽根車を回転させることで、回転する機械の力は最終的にタイヤへと伝わり、車は動き出します。 このように、流体の性質を利用することで、滑らかで力強い発進と加速が可能になります。油の流れを調整することで、エンジンの回転力を効率的にタイヤに伝えることができ、スムーズな運転を実現しているのです。まるで、自転車のギアチェンジのように、状況に応じて適切な力の伝達を可能にしていると言えるでしょう。
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ツェッパジョイント:駆動の要

くるくると滑らかに回る部品、一体どんな仕組みで動いているのでしょうか? それは「等速自在継手」、別名「ツェッパ継手」と呼ばれる部品のおかげです。この部品は、動力を伝える棒と棒をつなぎ、角度が変わっても滑らかに回転を伝える重要な役割を担っています。まるで手首のように、様々な角度で力を伝えることができるので、車のハンドル操作やタイヤの回転をスムーズにしています。 このツェッパ継手の中には、二つの主要な部品があります。一つは「外輪」と呼ばれる外側の部品、もう一つは「内輪」と呼ばれる内側の部品です。この外輪と内輪の間には、小さな球がいくつか挟まっています。これらの球は、「保持器」と呼ばれる部品によって正しい位置に固定されています。この保持器は、球がバラバラにならないように、また、常に正しい位置で力を伝えられるように支える、いわば球の「ゆりかご」のような役割を果たしています。 動力が内輪から外輪に伝わる時、これらの球が重要な役割を果たします。内輪が回転すると、球も一緒に回転し、その回転が外輪に伝わることで、最終的にタイヤを回転させる力となります。この時、球は外輪と内輪の溝に沿って転がり、角度が大きく変わっても力を途切れさせることなく伝えることができるのです。 さらに、球と溝の接点は常に一定に保たれています。これは、回転の速度が変わっても余計な振動が発生しないことを意味します。このおかげで、私たちは快適な乗り心地を楽しむことができるのです。まるでよくできた歯車のように、一つ一つの部品が複雑に連携することで、滑らかで力強い回転を生み出しているのです。 このように、ツェッパ継手は小さな部品が組み合わさって大きな役割を果たす、精密な機械の代表例と言えるでしょう。
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後輪を支えるリヤアクスルの役割

自動車の後輪を支えるリヤアクスルは、車体と後輪を繋ぐ重要な部品です。まるで橋のように車体と後輪を繋ぎ、後輪の回転を滑らかに支えるだけでなく、エンジンの力をタイヤに伝え、車を走らせる重要な役割も担っています。また、ブレーキをかけた時の制動力をタイヤに伝えることで、安全な走行を支えています。 リヤアクスルは、単なる棒のような単純な構造ではありません。複雑な構造で様々な機能を果たしています。まず車体の重さを支えるという重要な役割があります。乗員や荷物の重さをしっかりと支え、安定した走行を可能にしています。さらに、路面のでこぼこからくる衝撃を吸収するクッションの役割も担っています。これにより、乗員は快適な乗り心地を得ることができます。 リヤアクスルの種類も様々です。駆動方式によって構造が異なり、エンジンの力を伝える駆動軸を備えたリヤアクスルもあります。後輪駆動車や四輪駆動車では、この駆動軸を通してエンジンの力が後輪に伝えられ、力強い走りが実現されます。一方、前輪駆動車では、駆動軸を持たないシンプルな構造のリヤアクスルが採用されることが多いです。 このように、リヤアクスルは自動車の走行安定性、乗り心地、安全性に大きな影響を与える重要な部品です。様々な種類があり、それぞれの車に最適なリヤアクスルが選ばれ、快適で安全な運転を支えています。もしリヤアクスルに不具合が生じると、走行中に異音が発生したり、車がふらついたりするなど、様々な問題が発生する可能性があります。日頃から点検を行い、安全な運転を心がけることが大切です。
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ビスカスカップリングユニット:その仕組みと特徴

ビスカスカップリングユニットは、四輪駆動車やセンターデフに使われる、動力を自動的に振り分ける装置です。車には前輪駆動や後輪駆動といった種類があり、四輪駆動車は状況に応じて全てのタイヤを駆動させることで、力強い走りを生み出します。しかし、四輪全てに同じだけの動力を送ると、タイヤの回転差によって車が不安定になることがあります。ビスカスカップリングユニットはこの問題を解決し、安定した走行を実現するために開発されました。 ビスカスカップリングユニットは、主にシリコーンオイルという粘り気のある液体で満たされた密閉容器の中に、多数の薄い金属板が重ねて配置された構造をしています。この金属板は、入力側と出力側にそれぞれ接続されています。通常の状態では、前輪と後輪の回転速度に差がないため、シリコーンオイルはほとんど動きません。しかし、雪道や凍結路面など、タイヤが滑りやすい状況になると、前輪と後輪の回転速度に差が生じます。 例えば、後輪が空転を始めると、シリコーンオイルをかき混ぜる力が生まれます。すると、シリコーンオイルの粘度が上昇し、抵抗が大きくなります。この抵抗によって、空転している後輪への動力伝達は抑制され、前輪への動力伝達が増加します。その結果、車は安定した走行を続けることができます。 ビスカスカップリングユニットの最大の利点は、機械的な制御ではなく、シリコーンオイルの粘度変化を利用している点です。このシンプルな構造のおかげで、特別な操作を必要とせず、路面状況の変化に合わせて自動的に作動します。また、小型軽量で耐久性にも優れているため、多くの四輪駆動車に採用されています。路面状況を常に監視する必要がなく、安全で快適な運転をサポートしてくれる縁の下の力持ちと言えるでしょう。
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バンジョー型デフ:駆動の要

車は、心臓部である原動機で力を生み出し、その力をタイヤに伝えて道路を走ります。原動機の力をタイヤに伝える重要な部品の一つが車軸です。車軸はただの棒ではなく、複雑な構造をしています。特に、原動機の力を直接受けて回転する駆動輪の車軸は、左右のタイヤそれぞれに力を分配する重要な役割を担っています。 この左右のタイヤへの動力分配を行うのが、差動歯車装置、通称「差動装置」です。差動装置は、車が曲がる際に左右のタイヤの回転数の違いをうまく調整する働きをしています。車を運転していると、カーブでは内側のタイヤと外側のタイヤの進む距離が違ってきます。内側のタイヤの方が進む距離は短く、外側のタイヤの方が進む距離は長くなります。もし、左右のタイヤが同じ回転数で繋がっていたら、カーブを曲がるときに内側のタイヤは滑ってしまったり、外側のタイヤは地面を擦ってしまったり、車軸に大きな負担がかかってしまいます。差動装置があるおかげで、左右のタイヤが別々の回転数で回転できるようになり、スムーズにカーブを曲がることができるのです。 「 banjo型車軸」はこの重要な差動装置を収めて保護する役割を持つ車軸です。「banjo」とは楽器のバンジョーに形が似ていることから名付けられました。banjo型車軸は、中央部分が太鼓のように膨らんだ形をしています。この太鼓の中に差動装置が収められており、外部からの衝撃や汚れから守られています。banjo型車軸は、頑丈で耐久性が高いことから、特に大型の車や、悪路を走る車によく使われています。このように、車軸は単なる棒ではなく、車の走行を支える重要な部品であり、様々な工夫が凝らされているのです。
駆動系

未来の駆動:インホイールモーター

車輪の中に駆動の力を秘めた技術、それが輪内駆動装置です。読んで字のごとく、車輪の内部に駆動装置を組み込むという、画期的な仕組みです。実は、この技術は全く新しいものではありません。油圧の力を用いた輪内駆動装置は、建設機械などで既に活躍していました。ショベルカーなどの重機が、力強く土砂を掘削したり、機体を自在に動かしたりできるのは、この技術のおかげです。 電気で動く車においては、輪内駆動装置の中心は電動式になっています。この電動式の輪内駆動装置は、遠い昔、今から30年以上も前に、未来の車を実現する技術として大きな注目を集めました。1980年代末から1990年代終盤にかけて、多くの試作車に搭載され、夢の技術として期待されました。しかし、当時の技術では乗り越えられない壁がありました。車輪の回転を速めたり遅くしたりする制御機構が複雑で、実用化するには難しかったのです。また、安全のために欠かせない、車輪を止めるための機械式の装置との組み合わせも難しく、広く世の中に広まることはありませんでした。 ところが近年、技術の進歩によって状況は大きく変わりました。電子制御技術が飛躍的に向上し、左右の車輪の回転を非常に細かく制御できるようになったのです。さらに、装置の小型化も進み、機械式の停止装置とも問題なく組み合わせられるようになりました。これらの進歩により、輪内駆動装置は再び脚光を浴び、未来の車を実現する鍵として期待されています。より自由自在な動きの制御や、車内の空間の有効活用など、多くの可能性を秘めた技術として、今後の発展に大きな注目が集まっています。
車の構造

車の安定性: 最適な質量配分とは?

車の重さを前後の車輪でどのように支えているかを示す比率を、質量配分といいます。理想的な配分は、通常、前後均等に五分五分です。これは、四つの車輪が全て同じ大きさの場合、ブレーキの効きや路面を捉える力が均等になるためです。左右の車輪についても、同じ重さを支えることが望ましい状態です。 このバランスの取れた質量配分は、車の様々な性能に大きな影響を与えます。安定性、思い通りに操れる操縦性、そして乗り心地である快適性、これら全てに深く関わっています。車輪のすり減りも均一になるため、車輪を長く使えることにも繋がります。 例えば、前方に重さが偏っている車を想像してみてください。ブレーキを踏むと、前の車輪に大きな負担がかかり、前の車輪だけが早くすり減ってしまいます。また、カーブを曲がるときも、前の車輪に過剰な力がかかり、曲がりにくく、不安定な動きになりがちです。反対に、後方に重さが偏っている車は、ブレーキを踏むと後ろが滑りやすくなり、危険な状態に陥る可能性があります。 五分五分の質量配分は、四つの車輪すべてを効率よく使い、車の性能を最大限に引き出すための基本と言えるでしょう。しかし、この理想的な配分を常に保つのは容易ではありません。乗っている人の数や荷物の量、燃料の残量など、様々な要因で変化してしまうからです。車の設計段階では、これらの要素を考慮しながら、出来るだけ理想的な配分になるように開発が進められます。荷室の位置やエンジン、電池といった重い部品の配置などを工夫することで、質量配分の最適化を図っています。
駆動系

なめらかな走り出し:非線形スロットルの世界

車を走らせる時、誰でも滑らかな発進を望みます。急発進せず、乗っている人が不快にならないように、ゆっくりと動き出すのが理想です。この滑らかな発進を可能にする技術の一つが、非線形絞り弁です。これは、アクセルペダルを踏む量とエンジンの出力の関係を調整する重要な部品です。 従来の絞り弁は、ペダルを踏む量に比例してエンジンの出力が変化しました。つまり、ペダルを少し踏めば少しだけ、深く踏めば大きく出力が上がるという単純な仕組みでした。しかし、この方式では、ペダル操作が少し荒くなっただけで、急発進してしまう可能性がありました。特に、発進時や低速走行時は、この傾向が顕著でした。 一方、非線形絞り弁は、ペダルの踏み込み量と出力の変化量の関係が一定ではありません。ペダルを軽く踏んだ時は、出力の変化を緩やかにします。これにより、街中での発進や渋滞時の微速走行でも、滑らかに車を動かすことができます。乗っている人は、穏やかな加速を感じ、快適なドライブを楽しむことができるでしょう。 逆に、ペダルを深く踏み込んだ時は、出力の変化を大きくします。高速道路への合流や追い越しなど、力強い加速が必要な場面では、迅速に速度を上げることができます。非線形絞り弁は、状況に応じてエンジンの出力を最適に制御することで、滑らかな発進と力強い加速を両立させているのです。 このように、非線形絞り弁は、運転操作を優しく受け止め、車を滑らかに走らせるための重要な技術です。ドライバーは、アクセルペダルを意識的に操作しなくても、自然で快適な運転を楽しむことができるのです。
ハイブリッド

シリーズハイブリッド車の魅力

シリーズハイブリッド車は、エンジンで発電した電気の力でモーターを回し、車を走らせる仕組みです。エンジンは発電機を回すためだけに働き、車輪を直接回すことはありません。この仕組を「シリーズ式」と呼びます。まるで発電所から送られてくる電気で電車が走るように、エンジンが作った電気でモーターが動く様子を想像してみてください。 この方式の大きな利点は、エンジンを常に一番効率の良い状態で運転できることです。普通の車は、発進や加速、減速など、様々な状況に応じてエンジンの回転数が変化します。しかし、シリーズハイブリッド車はエンジンが発電機を回すためだけに働くので、常に燃費と排気ガスの量が最も少なくなる回転数で運転することが可能です。これは、ガソリンを無駄なく使い、排気ガスを減らす上でとても効果的です。 さらに、モーターで車を動かすため、アクセルを踏んだ瞬間から力強い加速が得られ、とても滑らかに走ります。エンジン音も静かで、快適な乗り心地を実現できます。まるで電気自動車に乗っているかのような静けさとスムーズな加速感を味わうことができます。 近年の技術の進歩により、発電機の効率が上がり、多くの電気を蓄えられる電池も開発されました。これにより、シリーズハイブリッド車は環境に優しく、快適な乗り心地も両立した車として人気を集めています。 普通のハイブリッド車とは異なるこのシリーズハイブリッド車は、エンジンの動力を車輪に伝える機構が不要なため、構造がシンプルになります。これは、将来の車の技術として、さらに発展していくことが期待されています。
車の構造

クルマの仕様を読み解く

車を手に入れる時、販売店でもらう冊子や会社の場所に書いてある様々な情報は、その車の持ち味を知るための大切な手がかりです。これは、車の大きさや重さ、心臓部の力強さ、燃料の使い具合、動きの仕組み、車体とタイヤをつなぐ部分の形など、たくさんのことが書かれています。これらの数字や言葉は、ただの情報ではなく、作り手の考えや目指す性能、運転した時の感じ方を表しています。 例えば、小さな車は街中での運転のしやすさを考えて大きさなどが決められています。一方で、大きな車は、舗装されていない道でも走れるように、地面からの高さが高く作られています。また、速く走ることを目指した車は、空気抵抗を少なくするために、車体が低く、滑らかな形をしています。 つまり、これらの情報を読み解くことは、その車がどんな使い方に向いているのか、自分が求める性能と合っているのかを判断する最初の段階と言えます。たくさんの情報の中から、自分に必要な情報を選び出し、一番良い車を見つけるための道しるべとして、これらの情報をうまく使うことが大切です。 さらに、同じ種類の車でも、細かい部分が違うことがあります。例えば、タイヤの大きさや種類、ブレーキの性能、座席の素材、運転を助ける仕組みなどです。これらの違いは、乗り心地や安全性、値段にも影響します。そのため、しっかりと情報を読み比べて、自分の使い方や好みに合った車を選ぶことが大切です。 加えて、最近は環境への配慮も重要です。燃料の種類や燃費の良さ、排気ガスの量なども確認しておきましょう。自分の使い方だけでなく、地球環境にも優しい車を選ぶことが、これからの時代には必要です。
EV

進化を続ける直流分巻モーター:自動車への応用

車は、走るために様々な部品が組み合わさってできています。その中で、動力を生み出す重要な部品の一つが電動機です。電動機にも様々な種類がありますが、その一つに直流分巻電動機というものがあります。これは、回転する部分(回転子)と固定された部分(固定子)という二つの主要な部分からできています。 固定子には、磁石の力を生み出すための線が巻かれています(固定子巻線)。回転子にも同様に線が巻かれており(回転子巻線)、この二つの巻線がそれぞれ電池につながっています。直流分巻電動機の大きな特徴は、この固定子巻線と回転子巻線が互いに並列につながっているという点です。回路で例えると、二つの電球を電池につなぐときに、並列つなぎにするようなものです。 この並列つなぎのおかげで、車に重い荷物を積んだり、坂道を登ったりといった負荷の変化があっても回転する速さは比較的安定します。これは、一定の速さを保ちやすい電動機と言えるでしょう。さらに、固定子と回転子の巻線をそれぞれ別々に調整できるため、様々な走行状況に合わせた細かい制御が可能です。例えば、急に速度を上げたい時は回転子への電流を多くし、安定した走りが必要な時は固定子の磁力を調整することで、最適な力を得ることができます。 このように、直流分巻電動機は高い制御性を備えているため、車の様々な要求に応えることができます。近年の技術革新で、より小型で強力な電動機も開発されており、環境にも優しい車作りに貢献しています。
駆動系

車の回転軸:スピンドルとその役割

車は、原動機が生み出す力を車輪に伝えて進みます。その力を伝える過程で、車輪を支え、回転させる重要な部品の一つが心棒です。心棒とは、簡単に言うと、車輪を回転させるための軸のことです。すべての車軸が心棒と呼ばれるわけではありません。心棒は、力を伝えない車輪、つまり駆動しない車輪の軸を指します。たとえば、前輪駆動方式の車では後ろ輪、後輪駆動方式の車では前輪の軸が心棒となります。これらの車輪は原動機からの力を直接受けず、自由に回転することで車の安定性を保つ役割を担っています。 心棒は、単なる回転軸としての役割だけでなく、車輪の位置決めという重要な役割も担っています。車輪が正確な位置に取り付けられていないと、車はまっすぐ走らなかったり、タイヤが偏摩耗したりするなど、様々な問題が発生します。心棒は、車輪を正しい位置に固定することで、これらの問題を防ぎ、車の安全な走行を支えています。 さらに、心棒はブレーキ部品の取り付け基盤としての役割も担っています。ブレーキは、車の速度を落とすための重要な安全装置です。心棒にブレーキ部品が取り付けられることで、ブレーキの制動力が車輪に伝わり、車が停止します。心棒の強度や精度が不足していると、ブレーキの性能が低下し、安全な走行に支障をきたす可能性があります。 このように心棒は、一見単純な部品に見えますが、車輪を回転させるだけでなく、車輪の位置決め、ブレーキ部品の取り付け基盤など、車の走行において複数の重要な役割を担っています。心棒の材質や構造は、車種や用途によって異なり、強度や耐久性、軽量化などが考慮されて設計されています。心棒は車の安全な走行に欠かせない部品の一つと言えるでしょう。
駆動系

四輪駆動車の駆動方式:ギヤ式トランスファー

自動車のエンジンが生み出す力は、最終的にタイヤを回す力へと変換されますが、その力の伝え方には様々な方法があります。 前輪だけを駆動する前輪駆動、後輪だけを駆動する後輪駆動、そして全てのタイヤを駆動する四輪駆動といった具合です。 四輪駆動は、エンジンの力を四つのタイヤ全てに伝えることで、ぬかるみや雪道といった悪路での走破性を高めます。 この時、前後のタイヤにどのように力を分配するかが重要になります。その役割を担うのが「変速機」と「トランスファー」と呼ばれる装置です。 変速機は、エンジンの回転する力をタイヤに伝える際に、速度と力のバランスを調整する装置です。自転車のギアのようなものを想像すると分かりやすいでしょう。トランスファーは、変速機から受け取った力を、前輪と後輪に適切な割合で分配する装置です。 四輪駆動車には、様々な種類があります。常に四つのタイヤに力を配分する方式もあれば、通常は後輪駆動で走り、路面状況に応じて四輪駆動に切り替わる方式もあります。後者は、普段の燃費を良くしつつ、必要な時に高い走破性を発揮できるという利点があります。 トランスファーは、この切り替えを制御する重要な部品です。 例えば、車が滑りやすい路面を検知すると、トランスファーが作動し、前輪にも駆動力が伝えられます。これにより、四つのタイヤが地面をしっかりと捉え、安定した走行を維持することが可能になります。 このように、トランスファーは四輪駆動車の心臓部と言える重要な役割を担っており、様々な路面状況に対応できる走破性を実現するために欠かせない存在です。
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固定式等速ジョイント:駆動の要

車は、エンジンが生み出す動力をタイヤに伝えて走ります。その動力を伝える重要な部品の一つに、ドライブシャフトと呼ばれる棒状の部品があります。ドライブシャフトは、エンジンの回転をタイヤに伝える役割を担っていますが、路面の凹凸や旋回によって、その長さが変化したり、角度が変わったりします。そこで、滑らかに動力を伝え続けるために等速ジョイントが必要となります。 等速ジョイントにはいくつか種類がありますが、その中で「固定式等速ジョイント」は、ドライブシャフトの長さが変化しない箇所に用いられるタイプです。つまり、回転軸の角度は変化しても、軸の長さ自体は変わらない場所に使用されます。この固定式等速ジョイントは、主に前輪駆動車のタイヤ側に取り付けられています。 前輪は、ハンドル操作によって左右に大きく角度が変わります。この時、タイヤと車体をつなぐドライブシャフトにも大きな角度変化が生じます。しかし、固定式等速ジョイントはこの大きな角度変化にも対応し、エンジンの回転を滑らかにタイヤに伝えることができます。具体的には、30度から45度程度の角度変化に対応できるものが一般的です。 固定式等速ジョイントには、いくつかの種類があります。例えば、二つの自在継手を組み合わせた「二重自在継手型」、球状の部品を用いて滑らかな動きを実現する「球状型」、三つのローラを持つ「固定式三脚型」などが挙げられます。それぞれ構造や特徴が異なり、車の種類や用途に合わせて最適なものが選ばれます。 このように、固定式等速ジョイントは、前輪駆動車にとって重要な部品であり、滑らかで安全な走行を実現するために欠かせないものです。角度が大きく変化する場所で使用されるため、耐久性も重要な要素となります。
駆動系

電気自動車の心臓部:交流誘導モーター

電気自動車の動力源、いわば心臓部にあたるのがモーターです。数あるモーターの中でも、交流誘導モーターは多くの電気自動車で採用されている主流の方式です。このモーターは電磁誘導という現象を利用して、電気の力を回転の力に変えています。 仕組みを簡単に説明すると、まず固定子と呼ばれる静止した部分にコイルが巻かれており、ここに交流電流を流します。すると、固定子の周りに回転する磁界が発生します。この磁界の影響を受けて、回転子と呼ばれる回転する部分に電流が流れなくても磁気が生じます。そして、この磁気と固定子の磁界との相互作用によって回転子が回転するのです。 交流誘導モーターの大きな特徴の一つは、回転子が固定子と直接繋がっておらず、電磁誘導という力を介して回転することです。この構造のおかげで、機械的な接触部分が少なくなり、摩耗や故障のリスクが減り、結果としてメンテナンスの手間が大きく軽減されます。また、ブラシや整流器といった部品も不要なため、構造がシンプルになり、信頼性も高まります。 さらに、交流誘導モーターは制御が比較的容易であることもメリットです。回転速度やトルク(回転力)を電流の周波数や大きさで調整できるため、電気自動車の滑らかな加速や減速に貢献しています。 電気自動車の普及が進むにつれて、交流誘導モーターの技術開発も進んでいます。より高い効率、より静かな動作、そして環境への負荷が少ない、より優れた動力源を目指して、研究開発が続けられています。これからの電気自動車の発展を支える重要な技術として、交流誘導モーターはますます注目を集めていくことでしょう。
駆動系

ホイールハブ駆動の仕組みと未来

車輪を直接回す技術は、文字通り車輪の中心にある軸に動力を備える仕組みです。タイヤを回す力は、車体の中心ではなく、それぞれの車輪に直接伝わります。これは、従来のエンジンや電動機から軸や歯車を介してタイヤを回す方法とは大きく異なります。 この新しい技術は、それぞれの車輪を別々に操ることを可能にします。四つの車輪すべてを駆動する車では、理想的な駆動力の分け方とブレーキの力の制御を実現できる見込みがあります。 具体的には、それぞれの車輪に備えられた電動機が、路面の状態や運転手の操作に応じて、きめ細かく力を調整します。例えば、滑りやすい路面で一つの車輪が空回りした場合、他の車輪への駆動力を増やすことで、安定した走行を保つことができます。また、カーブを曲がる際には、内側と外側の車輪の回転速度を変えることで、スムーズな旋回を可能にします。 このような独立した制御は、凸凹の激しい道での走破性を高めます。それぞれの車輪が路面にしっかりと接地することで、ぬかるみや雪道などでも、より安定した走行が期待できます。 さらに、車輪を直接回す技術は、車体の設計の自由度も高めます。従来の駆動方式では、エンジンや電動機からタイヤまで、動力を伝えるための部品が必要でした。しかし、この技術では、そのような部品が不要になるため、車内の空間を広げたり、車体の軽量化を図ったりすることが容易になります。 このように、車輪を直接回す技術は、車の性能を大きく向上させる可能性を秘めており、今後の自動車技術の発展において、重要な役割を果たすと考えられています。
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四駆を支える縁の下の力持ち:ポジションセンサー

四輪駆動車は、様々な道路の状態に対応できるよう、前輪あるいは後輪だけの二輪駆動と全ての車輪を駆動させる四輪駆動、速い速度で走るための高速度走行と遅い速度で走るための低速度走行といった、動力の伝え方の切り替え機能を持っています。この切り替えは、運転席にある操作レバーで行いますが、このレバーがどの位置にあるかを正確に捉え、制御装置に伝えるのが位置センサーの役割です。位置センサーは、いわば四輪駆動の仕組みを操る司令塔の目となり、運転手の操作を仕組み全体に伝える重要な役割を担っています。 以前は、レバーの位置が二輪駆動か四輪駆動か、高速度走行か低速度走行かといった、いくつかの決まった位置にあるかを検知するだけでした。しかし、近年の電子制御が進んだ四輪駆動車では、単にレバーの位置を検知するだけでなく、もっと精密な制御を行うために、連続的に信号を出すセンサーが使われています。例えば、低速度走行と高速度走行の間の、より細かな速度域にも対応できるようになっています。 この連続的な信号により、運転手が意図した通りの動力の伝え方に確実に切り替えることが可能になり、でこぼこ道での走破性能や、安定した走行性能の向上に役立っています。また、故障診断にも役立ちます。位置センサーの情報がシステムに正しく伝わらないと、四輪駆動の切り替えがうまくできなくなったり、最悪の場合、走行中に予期せぬ切り替えが起こる可能性もあります。位置センサーは、四輪駆動車の安全な走行を支える、重要な部品の一つと言えるでしょう。
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車好き必見!ミッドシップのすべて

車の設計において、動力源である原動機の置き場所は車の性格を決める重要な要素の一つです。原動機を車体中央、前後の車輪の間に配置する形式は、中央配置と呼ばれ、特に運転席と後輪の間にある場合は中央後方配置と呼ばれます。この配置は、車の重量バランスを大きく改善し、運動性能を向上させる効果があります。 原動機が車の中心近くにあることで、前輪と後輪にかかる重量が均等に近づきます。理想的には前後重量比が5対5となり、これを目指して設計が行われます。前後重量バランスが整うことで、車の安定性が向上し、特に旋回時の性能が飛躍的に高まります。旋回時に車体が傾く動き、すなわち横揺れが抑えられるため、ドライバーの操作に対する車の反応が素直になります。ドライバーが思った通りに車を操縦できるようになり、一体感を得られる操縦性を実現できるのです。 急な曲がり角や高速走行時でも安定した走りを実現できるため、運転の楽しさを追求する人にとって、中央後方配置は大きな魅力となります。しかし、原動機を車体中央に配置することで、車内の空間が狭くなるという欠点もあります。特に後部座席の空間が犠牲になりがちで、大人数が乗車するには不向きです。また、原動機への整備性が低下する場合もあり、整備の際に手間がかかることもあります。 これらの長所と短所を踏まえ、中央後方配置は、高い運動性能を求められる高性能の競技用自動車や、運転の喜びを重視する一部の趣味性の高い乗用車に採用されています。快適性や実用性を重視する一般的な乗用車には、原動機を車体前部に配置する前輪駆動方式が広く採用されています。これは、車内空間を広く確保でき、製造コストも抑えられるためです。このように、車の原動機配置は、車の性格を決定づける重要な要素であり、それぞれの車種が目指す性能や用途に合わせて選択されています。
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車の逆転軸:回転の謎を解き明かす

車は、エンジンの力を借りてタイヤを回し、前に進みます。エンジンは常に同じ方向に回転しますが、車は前進だけでなく後退もしなければなりません。エンジンの回転方向を変えずに、タイヤの回転方向だけを変えるために、逆転軸という重要な部品が使われています。 逆転軸は、複数の歯車と軸を組み合わせた複雑な仕組みです。例えるなら、自転車のギアのようなものを想像してみてください。自転車のギアは、ペダルを漕ぐ速さとタイヤの回転する速さを変えることができます。逆転軸も同様に、歯車の組み合わせを変えることで、エンジンの回転を同じ向きでタイヤに伝えたり、反対向きに変換して伝えたりすることができます。 前進するときは、エンジンの回転はそのままタイヤに伝わり、車は前へ進みます。後退するときは、逆転軸がエンジンの回転方向を逆向きに変換し、タイヤを逆回転させて車を後ろへ進ませます。この切り替えは、運転席のシフトレバーで操作します。「ドライブ」に入れると前進、「リバース」に入れると後退するようになっています。 逆転軸は、単に前進と後退を切り替えるだけでなく、エンジンの力を効率よくタイヤに伝える役割も担っています。急な坂道や悪路など、大きな力が必要な場面では、逆転軸がエンジンの回転力を増幅させてタイヤに伝えます。これにより、車は力強く進むことができます。 このように、逆転軸は、車の走行をスムーズかつ安全にするために欠かせない重要な部品です。普段は目に触れることはありませんが、私たちが快適に車に乗ることができるのは、逆転軸をはじめとする様々な部品が緻密に連携しているおかげと言えるでしょう。